Polohové regulátory a dvojpolohové ovládanie

V riadiacich objektoch, ktoré nemajú samoniveláciu, nie je možné bez pomoci automatického regulátora lokalizovať akýkoľvek rušivý efekt a nedosiahne sa rovnovážny stav.

Činnosť automatického regulátora je určená typom vzťahu medzi odchýlkami regulovaného parametra a regulačným účinkom regulačného orgánu, ktorý nastáva v dôsledku jeho pohybu. Táto závislosť sa nazýva dynamická charakteristika regulátora alebo regulačný zákon regulátora... Podľa druhu tejto závislosti sa regulátory delia na polohové, statické alebo proporcionálne, astatické a izodromické.

Regulátor v polohovadle môže mať dve alebo viac pevných polôh, z ktorých každá zodpovedá určitým hodnotám riadeného parametra.

Podľa počtu polôh môžu byť regulátory dvojpolohové, trojpolohové a viacpolohové.

Najväčšie uplatnenie nachádzajú v praxi dvojpolohové regulátory... Treba ich podrobnejšie rozobrať.

Pri dvojpolohovom regulátore, keď sa regulovaný parameter odchyľuje od nastavenej hodnoty (o väčšiu hodnotu ako je necitlivosť regulátora), zaujíma regulačný orgán jednu z krajných polôh zodpovedajúcich maximálnemu alebo minimálnemu možnému prietoku regulačnej látky. . V konkrétnom prípade môže byť minimálna hodnota nulový prítok.

Pohyb regulačného telesa z jednej koncovej polohy do druhej s reguláciou zapnutia a vypnutia sa zvyčajne vykonáva vysokou rýchlosťou - teoreticky okamžite v časovom okamihu rovnajúcom sa nule.

Pre danú hodnotu kontrolovaného parametra nie je dodržaná rovnosť medzi prítokom a odtokom. To sa môže stať len pri maximálnom alebo minimálnom zaťažení. Preto je pri dvojpolohovej regulácii systém zvyčajne v nerovnovážnom stave. V dôsledku toho regulovaný parameter neustále osciluje v oboch smeroch od nastavenej hodnoty.

Amplitúda týchto oscilácií pri absencii oneskorení, ako sa dá ľahko predpokladať, bude istá necitlivosť regulátora... Zóna možných oscilácií regulovaného parametra závisí od mŕtvej zóny regulátora a je určená za predpokladu, že nie je oneskorenie.

Pásmo necitlivosti regulátora je rozsah zmeny regulovaného parametra potrebný na spustenie pohybu regulátora v smere dopredu a dozadu. Napríklad, ak regulátor izbovej teploty nastavený na udržiavanie 20 ° C, začne zatvárať regulátor pri dodávaní teplej vody do ohrievača, keď vnútorná teplota vzduchu stúpne na 21 °, a otvorí ho pri teplote 19 ° , potom sa mŕtva zóna tohto regulátora rovná 2 °.

Presnosť udržiavania nastavených parametrov pri zapnutom-vypnutom je pomerne vysoká.

Ak je presnosť regulácie dostatočne vysoká, potom sa zdá, že regulátory zapnuté/vypnuté môžu byť použité vo všetkých zariadeniach. Použiteľnosť regulácie zap-vyp je vo väčšine prípadov daná nie dosiahnutou presnosťou regulácie, ale prípustnou frekvenciou spínania. Treba mať na pamäti, že časté prepínanie vedie k rýchlemu opotrebovaniu častí (veľmi často kontaktov) regulátora, a teda k zníženiu spoľahlivosti jeho prevádzky.

Prítomnosť oneskorenia zhoršuje proces regulácie, pretože zvyšuje amplitúdu výkyvov parametrov, ale na druhej strane oneskorenie znižuje frekvenciu spínania a tým rozširuje rozsah regulácie zapnutia a vypnutia.

Schematický diagram elektrického dvojpolohového regulátora teploty v sušiarni je na obr. 1.

Ryža. 1. Schéma elektrického dvojpolohového termostatu v sušiarni: 1 — bimetalový snímač; 2 — vykurovací elektrický článok

Tento regulátor pozostáva zo snímača 1 a elektrického vykurovacieho telesa 2. Snímač pozostáva z dvoch bimetalové kontaktné dosky, ktoré vplyvom teploty môžu pri vzájomnom priblížení uzavrieť alebo naopak rozpojiť elektrický obvod.

Zvyčajne sa v sušiarni udržiava teplota 105 ° C. Potom, keď sa dosiahne nastavená teplota, je potrebné zopnúť kontakty a manipulovať s časťou vykurovacieho telesa.Požadovanú hodnotu Qpr po manévrovaní ohrievača je možné zvoliť tak, aby plne kompenzovala tepelné straty zo sušiacej pece Qst.

Dá sa ale nastaviť aj tak, že po dosiahnutí nastavenej teploty sa ohrievač úplne vypne. V prvom variante je možné dosiahnuť, že Qpr = Qst, potom regulátor nespína.

Na obr. 2 je znázornená charakteristika dvojpolohového regulačného procesu. Tento obrázok ukazuje zmeny v riadenom parametri v priebehu času po jedinej náhlej zmene zaťaženia objektu Qpr alebo Qst. Je tu znázornený aj pohyb regulačného orgánu v čase.

Ryža. 2. Charakteristika dvojpolohového regulačného procesu

Treba si uvedomiť, že pri dvojpolohovej regulácii zmena zaťaženia spôsobuje zmenu priemernej hodnoty regulovanej hodnoty, t.j. charakterizované určitými nezrovnalosťami. Odchýlka od priemernej hodnoty kontrolovaného parametra sa dá vypočítať podľa vzorca

ΔPcm = (ΔTzap /W) (Qpr/2 – Qct),

kde ΔPcm — maximálne posunutie kontrolovaného parametra od priemernej nastavenej hodnoty; ΔTzap — čas oneskorenia prenosu; W je kapacitný faktor objektu.

V normálnych prípadoch je Qpr = Qct a ΔTzap — hodnota je nevýznamná. Preto posun nemôže byť veľmi významný a nepresahuje mŕtvu zónu regulátora.

Oblasti použitia ovládačov zapnutia a vypnutia

Dvojpolohový regulátor je možné použiť v prípade, že stupeň samonivelácie ovládaného objektu je blízky jednote a citlivosť objektu na rušenie nepresahuje 0,0005 1/s, ak vás nenútia iné dôvody. opustiť tento ovládač. Medzi tieto dôvody patria:

1. Časté, menej ako 4 – 5 minút, zapínanie a vypínanie regulátora, čo sa zvyčajne vykonáva v lokalitách s nízkymi kapacitnými faktormi as častými zmenami zaťaženia lokality.

Treba mať na pamäti, že prípustná frekvencia spínania je určená technickou vyspelosťou regulátorov na tejto úrovni. Tieto čísla sú stanovené praxou automatického riadiaceho systému. Snáď sa v budúcnosti podarí zjemniť, hlavne smerom nadol. Okrem toho je potrebné mať na pamäti, že je možné určiť prípustnú frekvenciu spínania nastavením požadovanej životnosti regulátora pri znalosti minimálneho normovaného počtu operácií (cyklov) jedného z regulačných prvkov.

2. Neprípustnosť zastavenia dodávky nosiča tepla, napríklad do ohrievačov vzduchu prívodnej ventilačnej jednotky alebo do ohrievačov vzduchu prvého ohrevu klimatizačnej jednotky. Treba mať na pamäti, že ak počas zimnej sezóny dôjde k úplnému alebo dokonca čiastočnému zastaveniu prívodu chladiacej kvapaliny do ohrievačov, potom pri práci ventilátora, ktorý nasáva studený vzduch vysokou rýchlosťou, môže veľmi rýchlo zamrznúť.

3.Neprípustnosť veľkých odchýlok neregulovaných parametrov prostredia Tu sa myslí, že v mnohých prípadoch je jeden z parametrov ovzdušia regulovaný, zatiaľ čo druhý nie je regulovaný, ale musí byť v určitých medziach.

Môžete napríklad nazvať udržiavanie určitej teploty v obchodoch textilného priemyslu. Tu je úlohou regulovať takú teplotu, pri ktorej sa budú udržiavať podmienky na udržanie relatívnej vlhkosti v určitých medziach. Ak sa však teplota udržiava v stanovených medziach, kolísanie relatívnej vlhkosti prekračuje prípustnú zónu.

Poslednú okolnosť možno vysvetliť tým, že kapacitné koeficienty riadeného objektu vo vzťahu k teplote sú relatívne vyššie ako rovnaké koeficienty vo vzťahu k relatívnej vlhkosti. V praxi je veľmi často potrebné v takýchto dielňach upustiť od regulácie teploty zapnutia a vypnutia.

4. Neprípustnosť prudkej a výraznej odchýlky parametrov regulovaného prostredia pri dodržaní požiadaviek na kolísanie regulovaných parametrov.

Napríklad teplota privádzaného vzduchu pri zapínaní a vypínaní vykurovacieho výkonu ohrievača vzduchu s prívodnou komorou môže mať také výrazné odchýlky, že na pracovisku spôsobujú nepríjemné pocity fúkania. Vo všeobecnosti kolísanie vnútornej teploty nepresiahne stanovené limity.

Túto okolnosť možno vysvetliť aj rozdielnymi hodnotami výkonových koeficientov ohrievača vzduchu ako objektu regulácie teploty privádzaného vzduchu a výrobnej miestnosti ako objektu regulácie vnútornej teploty.

Ak teda existuje vhodná vlastnosť objektu a nie je dôvod opustiť ovládač zapnutia a vypnutia, mali by ste sa vždy snažiť nainštalovať ho. Tento typ regulátora sa ukazuje ako najjednoduchší a najlacnejší, najspoľahlivejší v prevádzke a nevyžaduje kvalifikovanú údržbu. Takéto regulátory navyše zabezpečujú stabilnú kvalitu regulácie.

Dôležitým faktom je, že ovládanie dvojpolohového regulátora si veľmi často vyžaduje minimálnu spotrebu energie, keďže sa využíva len v momentoch zatvárania alebo otvárania.

Veľmi často sa používajú dvojpolohové regulátory pre automatickú reguláciu teploty v elektrických rúrach.